KR20200031794A - 시트/필름의 롤 성형 장치 및 롤 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압출기에서 용융, 혼련이 이루어진 용융수지를 T-다이를 통해 막 상태로 압출하여 두 개 이상의 압연 롤에서 뱅크를 형성하여 혼련, 압연하여 이후, 배치되는 한 쌍의 성형 롤 및 복수의 냉각 롤을 거치면서 폭이 넓은 소정 두께의 박막 시트/필름을 성형하는 롤 성형 장치 및 롤 성형 방법에 관한 것으로,
기존 T-다이를 이용한 금속 롤 성형 법과, 캘린더 성형 법에서의 문제점을 극복하여 두께 정밀도 및 평활성이 향상된 폭이 넓고 두께가 얇은 시트/필름을 고속으로 성형할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

시트/필름의 롤 성형 장치 및 롤 성형 방법 {THE DEVICE FOR MANUFACTURING THIN SHEET/FILM AND THE METHID OF THE SAME}

본 발명은 열가소성 수지를 성형하여 가구 표면재, 인테리어, 표면장식 등의 용도에 적용되는 폭이 넓고 두께가 얇은 시트/필름의 롤 성형 장치 및 롤 성형 방법에 관한 것으로,

보다 구체적으로, 압출기에서 용융, 혼련이 이루어진 용융수지를 T-다이를 통해 막 상태로 압출하여 두 개 이상의 압연 롤에서 뱅크를 형성하여 혼련, 압연 성형 과정을 순차적으로 거치면서 이후 배치되는 한 쌍의 성형 롤 및 복수의 냉각 롤을 거치면서 폭이 넓고 두께가 얇은 시트/필름을 성형하는 롤 성형 장치 및 롤 성형 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 열가소성 수지의 성형 법에는 금속 롤 성형 법과 캘린더 성형 법이 있다.

금속 롤 성형 법은 압출기에서 용융, 혼련이 이루어진 용융수지를 T-다이를 통해 막 상태로 압출하여 한 쌍의 성형 롤 사이에 공급하고 협압하여 일측의 성형 롤 표면에 감기면서 소정의 두께로 성형된다. 성형 롤은 터치 롤과 메인 롤로 구성되는 것으로, 터치 롤과 메인 롤은 고 강성의 금속으로 구성되고, 터치 롤과 메인 롤은 내부로 순환되는 유체에 의해 냉각하도록 되어 있다. 고 강성의 금속으로 이루어진 터치 롤과 메인 롤은 고 선압의 압력에서도 표면 변형이 없고, 용융수지의 잉여분이 모여 뱅크가 형성된다.

위 성형 법을 금속 롤 성형 법이라고 하는데, 두께가 얇은 시트/필름의 성형을 위해서는 고 강성의 금속으로 이루어진 터치 롤을 가요성과 탄성을 가지는 금속제 박막의 외통을 갖춘 금속 탄성 롤을 적용하고 있다.

예를 들면 도 6에 도시된 바와 같이, 두 개의 롤 중에 하나는 메인 롤인 금속 롤(52)로서 용융수지를 이끌어주는 롤이고, 다른 하나는 롤 외통을 가요성과 탄성을 갖추어 얇은 막 상태의 용융수지를 금속 롤(52) 표면에 밀착시키는 금속 탄성 롤(51)로서, T-다이(10)를 통해 얇은 막 상태로 압출되는 용융수지를 협압하여 소정 두께의 표면을 갖춘 제품이 얻어진다.

즉 금속 롤은 고 강성의 금속으로 구성되고, 금속 탄성 롤은 얇은 막 상태의 용융수지를 금속 롤 표면에 균일하게 힘을 가하여 고르게 밀착 시킬 수 있어야하고(L), 또 한편으로는 롤 표면에 상처가 나지 않게 하기 위하여 롤 외통이 탄성을 가지도록, 즉 가요성을 가지는 금속제 박막 외통으로 이루어진 금속 탄성 롤이 적용되고 있다.

상기 금속 롤 성형 법에 있어서 뱅크의 량은 용융수지에 가해지는 성형 압과 롤 간의 간격, 융용 수지의 온도와 점도에 따라 뱅크 량이 조절되는데,

두꺼운 시트를 성형할 경우에는 뱅크 량이 많아도 쿠션성에 의해 성형에 어려움이 없지만, 시트의 두께가 얇아질수록 막 상태의 용융수지가 빠르게 냉각되어 뱅크 량을 줄일 필요가 있고, 허용하는 이상으로 뱅크 량이 많아지면 시트 표면에 뱅크 마크로 불리는 횡파상의 요철 모양이 발생한다.

또한 상기 금속 롤 성형 법에 있어서 T-다이는 얇은 막 상태로 압출되는 용융수지의 폭 전체 두께를 정밀하게 제어하기 위하여 수동 또는 자동의 다이 닙 조절 장치가 이용되는데, 두께가 얇은 시트 일수록 T-다이의 닙 간격을 좁게 하고 정밀하게 조절하여야 한다.

T-다이의 닙 간격을 좁게 조절하여 용융수지를 얇은 막 상태로 압출할 때 얇은 막의 표면에 다이라인 등이 발생하고, 이로 인하여 성형되는 시트/필름의 표면 상태가 불량해져 상품성이 떨어진다.

그리고 폭이 넓고 두께가 얇은 시트/필름을 성형할 경우 물성 향상이나 강성을 얻기 위해 첨가제를 첨가하게 되는데, 첨가되는 첨가제나 첨가제의 첨가량에 의해서도 이러한 문제점이 현저하게 발생한다.

즉, T-다이를 이용한 금속 롤 성형 법은 다른 성형 법에 비해 두께 정밀도 및 표면 평활성이 양호한 시트/필름을 성형할 수 있는 이점이 있으나, 두께가 얇은 시트/필름의 성형에서는 상기 언급된 문제점들이 발생하고 있다.

한편 도 5에 도시된 바와 같이, 캘린더 성형 법은 서로 반대 방향으로 회전하는 네 개 이상의 캘린더 롤(20)에서 시트/필름을 연속적으로 제조하는 것으로, 반 용융 상태의 수지를 용융 온도로 가열된 캘린더 롤을 거치면서 용융, 혼련, 압연하여 두께가 얇은 시트/필름의 성형이 가능하다.

또한 캘린더 성형 법은 고속 생산이 가능하고, 원료를 교체할 때 압출 성형기에 비해 매우 짧은 시간에 교체할 수 있으므로 비용 절감 효과가 크고 생산성이 좋은 경제적인 이점을 가지고 있다.

그러나 캘린더 성형 법에 의해 성형된 시트/필름은 금속 롤 성형 법에 의해 성형 된 시트/필름에 비해 두께 정밀도 및 표면 평활성이 우수하지 못하다.

캘린더 성형 법은 반 용융 상태의 용융수지를 네 개 이상의 캘린더 롤 사이에서 용융, 혼련, 압연하여 시트/필름을 성형하는 것으로, 반 용융 상태로 공급된 용융수지는 균일하지 않은 뱅크를 형성한다.

상기와 같이 캘린더 롤에서 용융, 혼련, 압연하여 성형할 때 균일하지 않은 뱅크에 의해 캘린더 롤의 표면 온도가 불균일하고 또한, 발열에 의해 용융수지의 온도가 높아져 롤 간의 전이가 어렵게 되어, 시트/필름의 두께 정밀도가 일정하지 않아 표면 평활성이 떨어져 고품질의 시트/필름을 성형하는 것이 곤란하다.

결정성 수지인 폴리프로필렌 수지는 고유의 점착 특성으로 인해 캘린더 롤 표면에 점착되는 현상이 발생한다. 특히 폴리염화비닐 성형체와 같은 연성을 부여할 경우 점착이 더욱 심해지고, 용융 강도가 약해져 캘린더 롤 간의 전이가 어려워져 시트/필름의 두께 정밀도가 불량해지고 표면 상태 및 외관 품질이 떨어진다.

그리고 캘린더 성형기는 압출 성형기에 비해 설비의 비용이 과다하고 설치 면적을 넓게 차지한다는 문제점도 있다.

따라서 기존 공지된 시트/필름의 롤 성형 법으로는 폭이 넓고 두께가 얇은 시트/필름 성형에는 한계가 있다.

KR 10-0860731 B KR 10-0585541 B

본 발명은 종래의 T-다이를 이용한 금속 롤 성형 법과, 캘린더 성형 법에서의 문제점을 극복하여, 폭이 넓고 두께가 얇은 시트/필름 특히, 열가소성 수지의 폴리프로필렌 수지를 박막의 시트/필름으로 성형 할 때에도 두께 정밀도 및 표면 평활성이 향상되고, 투명하고 표면 광택이 우수한 박막의 시트/필름을 성형할 수 있는 롤 성형 장치 및 롤 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 시트/필름의 롤 성형 장치는,

T-다이 및 상기 T-다이 이후 배치되는 두 개 이상의 압연 롤을 포함하여,

T-다이를 통해 막 상태로 압출되는 용융수지를 상기 압연 롤에서 뱅크를 형성하여 혼련, 압연 성형하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 상기 압연 롤 이후 한 쌍의 성형 롤이 배치되고, 상기 성형 롤은 금속 탄성 롤과 금속 롤로 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 상기 성형 롤 이후 금속 탄성 롤이 추가 배치되는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 상기 성형 롤 이후 복수의 냉각 롤이 배치되어, 성형 롤 사이를 통과한 시트는 상기 냉각 롤 표면을 거치면서 시트의 양면을 번갈아 냉각하고, 시트가 냉각 롤과 냉각 롤 사이를 통과할 때 냉각 롤 표면에 밀착되어 감기면서 냉각이 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 상기 압연 롤의 표면 온도를 융점+10도 이상 융점+50도 이하인 것을기술적 특징으로 한다.

또한 상기 두 개 이상의 압연 롤은 후방에 배치될수록 회전 속도가 빠르게 조절되는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 상기 성형 롤의 표면 온도를 10도 이상 30도 이하로 하여 투명한 시트/필름을 성형하는 것을 기술적 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 시트/필름의 롤 성형 방법은,

T-다이를 통해 막 상태로 압출되는 용융수지가 두 개 이상 배열된 압연 롤을 거치면서, 상기 압연 롤에서 뱅크를 형성하여 혼련, 압연 성형 과정을 거쳐 시트/필름으로 성형하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 상기 압연 롤을 거친 후 성형 롤에서 협압하여 두께 정밀도와 표면 평활성이 향상된 시트로 성형되는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 상기 압연 롤 간의 간격 조절과 상기 압연 롤의 회전 속도를 순차적으로 빠르게 조절함으로써 시트의 두께를 결정하는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 압출기에서 용융, 혼련이 이루어진 용융수지를 T-다이를 통해 소정 두께의 막 상태로 압출하여 두 개 이상의 압연 롤 사이에서 뱅크를 형성하면서 순차적으로 혼련, 압연하여 얇은 두께의 용융수지 시트로 성형하는 공정과 박리 롤을 거쳐 얇은 두께로 형성된 용융수지 시트의 폭 전체를 성형 롤에서 균일한 협압과 동시에 냉각하는 공정을 거쳐 시트/필름의 두께 정밀도 및 표면 평활성이 향상된 폭이 넓고 두께가 얇은 시트/필름을 고속으로 성형할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 롤 성형 장치 및 롤 성형 방법을 개략적으로 설명하기 위한 간략도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 간략도.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 간략도.
도 4는 도 2에 도시된 성형 롤 부분의 확대도.
도 5는 종래 캘린더 성형 법 설명을 위한 도면.
도 6은 종래 금속 롤 성형 법 설명을 위한 도면.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 시트/필름의 롤 성형 장치 및 롤 성형 방법에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명은 폭이 넓고 두께가 얇은 시트/필름을 성형하기 위한 것으로, 박막 시트(예를 들면, 시트의 두께가 0.06 이상 0.6mm 이하의 시트)라고 칭한다. 그리고 필름이란 시트보다 얇은 두께를 가진 것으로, 이하에서는 이들 모두를 박막 시트로 통칭하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 박막 시트의 롤 성형 장치는 압출기(도시하지 않음)에서 용융, 혼련이 이루어진 용융수지를 막 상태로 압출하는 T-다이(10)와 두 개 이상의 압연 롤(20)을 포함하는 것으로,

상기 압연 롤(20) 이후 박리 롤(30)과 성형 롤(50), 그리고 복수 의 냉각 롤(60)이 배치된다.

압출기는 열가소성 수지와 첨가물이 혼합된 조성물을 200 ~ 280도로 용융, 혼련하여 T-다이(10)를 통해 막 상태로 압출하여 압연 롤(20)에 공급한다.

상기 압연 롤(20)은 두 개 이상 배치되는 것으로, 도 1에는 세 개의 압연 롤(21, 22, 23)로 구성되고, T-다이를 통해 막 상태로 압출되는 용융수지는 세 개의 압연 롤(21, 22, 23)을 거치면서 두 개의 뱅크(B)가 형성된다.

그리고 압연 롤은 수평 형, 수직 형, 경사 형 등으로 배치할 수 있고, 압연 롤은 온도 제어 및 속도 제어(도시하지 않음)를 할 수 있다. 압연 롤 간의 간격 및 속도 조절은 서보 모터 및 정밀 기어박스를 적용하여 정밀하게 제어할 수 있는 것이 바람직하다.

압연 롤(20)의 표면은 칠드 강으로 표면 처리된 롤을 적용하는 것이 바람직하고, 압연 롤(20)의 내부로 유체를 순환시켜 온도를 조절할 수 있다. 그리고 상기 압연 롤(20)은 종래의 롤을 사용할 수 있다.

즉 압연 롤(20)의 외통은 고강성의 금속으로 구성되어 고 선압의 성형 압력에서도 변형되지 않는다. 고 강성의 금속 외통과 내통 사이로 유체 순환 로가 형성되어 순환하는 유체에 의해 압연 롤(20)의 표면 온도를 조절할 수 있다.

참고로, 열가소성 수지를 압연 롤을 이용하여 박막 시트를 성형 할 때 수지가 압연 롤 표면에 점착되는 것을 방지하는 수단으로, 특히, 폴리프로필렌 수지에 점착을 방지하거나 열 안정 효과를 높이기 위해서 점착 방지제를 첨가하는 방법이 제안되고 있다.

점착 방지제는 스테아린 산, 스테아릴 알코올, 스테아린 산 부틸, 왁스, 저분자량 폴리에틸렌, 유동 파라핀 등이 적용될 수 있는데, 이를 과다하게 첨가하면 오히려 혼련이 곤란하게 되거나 제품 표면에 배어 나오거나 투명성이 손상되거나 하는 등 열가소성 수지 시트 본래의 성능이 손상되는 문제가 있어 적당량으로 첨가하는 것이 바람직하다.

이하 도 1을 참조하여 본 발명을 설명한다.

압출기에서 수지를 용융, 혼련하여 T-다이를 통해 막 상태로 압출되는 용융수지는 압연 롤(20)의 제1 압연 롤(21)과 제2 압연 롤(22) 사이에서 뱅크(B)가 형성되어 혼련, 압연하여 압연 롤(21, 22)의 닙을 통과하면서 일차적으로 두께가 형성되고, 제2 압연 롤(22) 표면에 감겨져 제2 압연 롤(22)과 제3 압연(23) 롤 사이로 이송하여 뱅크가 형성되어 혼련, 압연하여 압연 롤(22, 23)의 닙을 통과하면서 이차적으로 소정 두께의 용융수지 시트로 형성된다.

그리고 마지막 제3 압연 롤(23)을 거친 용융수지 시트는 박리 롤(30)을 거쳐 한 쌍의 성형 롤(50)에서 협압과 동시에 냉각 고화되어 두께 정밀도 및 표면 평활성이 향상된 박막 시트로 성형된다.

상기 박리 롤(30)은 마지막 제3 압연 롤(23) 표면에 접촉되어 감겨져 있는 용융수지 시트가 원활하게 박리될 수 있도록 한다.

전술된 바와 같이 종래의 금속 롤 성형 법은 T-다이를 통해 얇은 막 상태로 압출되는 용융수지의 폭 전체 두께를 제어하기 위해 T-다이의 닙은 정밀하게 조절되어야 하는데, 성형하는 시트의 두께가 얇아질수록 T-다이의 닙 간격이 더욱 좁아지고 정밀하게 조절되어야 하고 이로 인하여 T-다이를 통해 얇은 막 상태로 압출되는 용융수지의 시트 표면에 다이라인이 발생하고, 발생된 다이라인이 성형 롤을 거치면서 성형된 시트 표면에 그대로 나타나는 문제점이 있었다. 또한 두께가 얇은 시트 성형을 위해 T-다이의 닙 간격이 일정하고 정밀하게 조절되어야 하는 어려움이 있었다.

그래서 본 발명에서는 용융수지를 T-다이(10)를 통해 소정 두께의 막 상태로 압출하여 두께가 얇은 시트를 성형하더라도, T-다이 이후 압연 롤(20)을 배치하여, 막 상태로 압출되는 용융수지가 압연 롤(20)을 통과하면서 2개의 뱅크가 형성되어 혼련이 이루어지고 압연하여 박리 롤(30)을 거치고 성형 롤(50)을 거치면서 두께가 결정되기에, 종래의 T-다이에 비해 좁은 닙 간격을 필요로 하지 않으며, 고 정밀도의 T-다이를 이용하지 않아도 된다.

즉 두께가 얇은 시트를 성형할 경우, 종래에는 정밀한 조절이 요구되는 T-다이의 닙을 통해 얇은 막 상태의 용융수지를 압출하여 성형 롤(51, 52/ 도 6 참조)에서 협압과 동시에 냉각하여 성형하는 것에 비해,

본 발명에서는 T-다이의 닙 간격을 넓게 하여 소정 두께의 막으로 형성된 용융수지를 압연 롤(20) 사이에 공급하여 압연 롤(20) 사이의 닙을 통과하면서 두께가 형성되는 과정이 2번 이루어져 정밀한 두께로 성형할 수 있고 다이라인 등의 발생 없이 성형할 수 있어, 종래의 정밀한 조절이 요구되는 T-다이를 필요로 하지 않아 생산성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다. 결국 본 발명에서는 T-다이에서 하나의 닙, 압연 롤(20)에서 두 개의 닙을 통과하는 것으로 세 개의 닙을 통과하게 된다. 그리고 T-다이(10)에서 압출되는 막 상태의 용융수지가 압연 롤(20)에서 균일하게 뱅크가 형성되도록, 용융수지를 소정의 폭으로 하여 균일하게 공급하기에 압연 롤(20)의 전 폭에 걸쳐 형성되는 뱅크는 균일하다.

상기 압연 롤(20)의 표면 온도는 융점+10도 이상 융점+50도 이하의 온도로 설정하는데, 종래의 캘린더 성형 법에서는 캘린더 롤의 표면 온도를 수지의 용융 온도로 높게 설정하여 성형하는 것과는 차이가 있다. 즉, 캘린더 성형 법에서는 캘린더 롤의 표면 온도를 수지의 용융 온도로 높게 설정하여 성형하는 것에 비해 본 발명에서는 압연 롤의 표면 온도를 융점+10도 이상 융점+50도 이하의 온도로 낮게 설정하여 저온으로 성형할 수 있기에 용융 강도가 낮은 수지의 성형에서도 생산성을 향상 시킬 수 있다.

압연 롤(20)의 표면 온도가 융점보다 낮은 경우에는 시트의 표면이 거칠어지기 쉬워지거나 시트내의 잔류 변형이 커지기 때문에 수축률이 높아지거나 심한 경우에는 시트 그 자체를 얻을 수 없게 된다.

반대로, 압연 롤(20)의 표면 온도가 융점보다 너무 높아지면 용융수지 시트가 처지거나 롤 표면에 점착되어 성형하기가 어려워진다.

본 발명에서는 압출기에서 미리 용융, 혼련이 이루어진 용융수지를 T-다이를 통해 압연 롤 (20)에 공급하기에 압연 롤(20)의 표면 온도를 수지의 융점+10도 이상 융점+50도 이하의 온도로 낮게 설정하는 것이 바람직하다. 이 범위의 온도에서는 용융 장력이 부족한 수지라도 저온으로 성형할 수 있기 때문에 용융수지 시트의 늘어짐을 최소화할 수 있고, 롤 표면에 점착을 방지할 수 있어 수축을 작게 할 수 있다.

본 발명에 의해 성형되는 박막 시트의 두께 조절은 압연 롤(20)의 제1 압연 롤(21)과 제2 압연 롤(22) 사이의 간격, 제2 압연 롤(22)과 제3 압연 롤(23) 사이의 닙 간격을 조절하는 것과, 압연 롤(20)의 회전 속도를 순차적으로 빠르게 조절하는 것과, 그리고 박리 롤(30)의 회전 속도 및 성형 롤(50)의 회전 속도를 조절하여 최종적으로 시트의 두께를 결정할 수 있다.

다음으로 상기 압연 롤(20) 및 박리 롤(30)을 거친 용융수지 시트는 한 쌍의 성형 롤(40) 사이에서 협압과 동시에 냉각이 이루어지고 복수의 냉각 롤(60)을 거치면서 두께 정밀도 및 표면 평활성이 향상된 박막 시트로 성형된다.

본 발명에 따른 성형 롤(50)은 금속 탄성 롤(51)과 고 강성의 금속 롤(52)로 이루어진다.

제1 압연 롤, 제2 압연 롤, 제3 압연 롤(21, 22, 23) 사이를 통과하면서 혼련 및 압연하여 박리 롤(30)울 거친 용융수지 시트는 이송되어 금속 탄성 롤(51)과 금속 롤(52) 사이를 통과하면서,

용융수지 시트가 금속 탄성 롤(51)과 금속 롤(52) 사이에서 협압될 때, 금속 탄성 롤(51)이 용융수지 시트를 개재하여 금속 롤(52)의 외주 표면을 따라 접촉하면서 오목한 형상으로 탄성 변형된다.

이것에 의해 금속 탄성 롤(51)과 금속 롤(52) 사이에서 협압되는 용융수지 시트는 면 접촉하여 성형되기 때문에 금속 탄성 롤(51)과 금속 롤(52) 사이에서 협압되는 용융수지 시트는 균일하게 협압 되어 두께가 일정하고 표면 평활성이 향상된 시트를 성형할 수 있다.

금속 탄성 롤(51)에서 시트의 면 접촉 거리(L1)는 2 ~10 mm가 바람직하고(도 4 참조), 금속 탄성 롤(51)과 금속 롤(52) 사이에서 시트를 협압하는 선압은 10kgf/cm ~ 50kgf/cm 범위 내에서 적절하게 조절될 수 있다.

선압은 한 쌍의 롤을 서로 눌렀을 때의 롤 길이 방향 1cm 맞물려 작용하는 힘을 일컫는다. 시트를 협압할 때의 선압을 제어하는 방법으로는 금속 탄성 롤(51)을 금속 롤(52)에 가압하는 부분 사이에 코터를 설치하고, 이 코터의 조정에 의해 롤 간격이 조절되어 선압을 조절할 수 있다. 금속 탄성 롤(51)을 금속 롤(52)에 가압하는 방법으로는 유압, 에어 등을 이용하여 코터에 접촉할 때까지 가압하는 일반적인 방법을 적용할 수 있다.

금속 탄성 롤(51)은 금속 박막 외통(51a)을 구비한 금속 탄성 롤(51)이 바람직하고, 한국등록특허 제10-1604402호 (2016.03.11.등록)에 개시된 금속 탄성 롤이 적용될 수 있다.

종래의 압출 성형 법에서 T-다이를 통해 얇은 막 상태로 압출되는 용융수지가 성형 롤에 접촉할 때까지의 거리에서 네크인(Necked-in) (용융수지 시트의 폭 감소)에 의해 양단부의 가장자리가 두꺼워져, 종래 고 강성의 금속 롤에서는 시트 양단부의 두꺼운 부분만 협압되기 때문에 시트의 중앙 부분을 협압하지 못하게 된다.

그러나 본 발명에서는 압출기에서 수지를 용융, 혼련하고 T-다이를 통해 막 상태로 압출되는 용융수지는 융점+10도 이상 융점+50도 이하의 온도로 설정된 압연 롤(20)에서 혼련, 압연 과정을 2회 거치면서 냉각이 이루어져 낮은 온도에서 시트를 성형하기에 네크인(Necked-in)의 영향을 적게 받아 시트의 폭 수축을 줄일 수 있다.

본 발명의 금속 탄성 롤(51)은 금속 박막 외통(51a)을 구비하여 금속 박막 외통의 탄성 작용에 의해 시트의 폭 전체를 균일하게 협압 할 수 있어 두께가 일정하고 표면을 평활하게 성형할 수 있다.

특히, 폭이 넓고 두께가 얇은 시트를 성형할 경우에 용융수지 시트와 성형 롤의 표면에서 밀착성이 저해되어 용융수지 시트의 폭 방향으로 불균일하게 밀착되는 부분이 생길 수 있어, 두께가 얇은 시트의 성형에는 유연성 있는 금속 탄성 롤이 유용하고 유효하다.

금속 탄성 롤(51)의 금속 박막 외통(51a)은 탄소강이나 스테인리스강 등으로 구성되고, 그 두께는 0.6 - 3mm 정도가 바람직하다. 그리고 가요성을 갖추고, 용접 이음매가 없는 심리스 구조가 바람직하다.

금속 박막 외통(51a)의 표면을 경면으로 처리하여 표면 광택을 갖춘 시트를 얻을 수 있다. 그리고 표면을 요철이나 패턴 처리하면 시트 표면에 그 형상을 전사할 수 있다. 금속 박막 외통(51a)의 표면조도는 0.2S 이하가 바람직하다.

금속 롤(52)의 표면은 요철 또는 패턴으로 형성하여, 요철 또는 패턴이 형성된 시트를 얻을 수 있고, 금속 롤(52) 표면을 경면으로 하여, 경면으로 전사되어 표면 광택을 갖춘 시트를 얻을 수 있다. 금속 롤(52)의 표면 조도는 0.2S 이하가 바람직하다.

금속 탄성 롤(51)의 내부 밀폐된 압력실에는 유체가 채워져 있다. 압력실에 채워져 있는 유체는 롤 내부로 순환하는 유체에 의해 냉각이 이루어진다. 그리고 금속 롤(52)은 외통과 내통 사이로 순환되는 유체에 의해 냉각이 이루어진다. 온도 조절 장치 및 유체 순환 장치(도시하지 않음)에 의해 금속 탄성 롤(51)과 금속 롤(52)의 표면 온도를 조절할 수 있다.

두께가 0.6 mm 이하의 박막 시트는 냉각이 빠르게 이루어지므로 금속 탄성 롤(51)과 금속 롤(52)에서 협압하여 시트의 양면을 동시에 면 접촉하여 냉각하는 것이 필요하다.

그리고 금속 탄성 롤(51)과 금속 롤(52)은 서보 모터에 연결되어, 회전 속도 조정 장치(도시하지 않음)에 의해 각 롤의 회전 속도를 조정할 수 있도록 구성된다.

한편 본 발명에 따른 롤 성형 장치 및 롤 성형 방법은 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍의 성형 롤 이후 제2 금속 탄성 롤(53)을 추가 배치할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 성형 롤(50)의 경우 금속 롤(52) 이후 제2 금속 탄성 롤(53)을 추가로 배치하여, 금속 롤(52)의 표면에 감겨져 이송하는 시트를 금속 롤(52)과 이후 배치되는 제2 금속 탄성 롤(53)에서 협압하여 면 접촉되어 냉각이 이루어진다.

한 쌍의 성형 롤(51, 52)을 거친 시트는 금속 롤(52) 이후 추가로 배치되는 제2 금속 탄성 롤(53)과 금속 롤(52) 사이에서 한 번 더 협압하여 균일하게 면 접촉하여 냉각이 이루어지기에 시트의 두께 정밀도 및 표면 평활성을 보다 향상시킬 수 있다.

그리고 도 1에서는 T-다이 이후 배치되는 압연 롤을 세 개로 구성하였으나, 도 3에서는 T-다이 이후 배치되는 압연 롤을 두 개로 구성하는 것으로, 본 발명에서는 T-다이를 통해 막 상태로 압출되는 용융수지는 두 개 이상의 압연 롤에서 성형하는 것을 특징으로 한다.

다음으로 본 발명은 성형 롤(50)의 표면 온도에 따라 투명한 시트 또는 불투명한 시트를 얻을 수 있다.

구체적으로, 박리 롤(30)을 거친 용융수지 시트의 온도는 80도 이상 융점 이하의 온도로 이송되어 성형 롤(50)에서 협압과 동시에 냉각이 이루어진다. 표면온도가 10도 이상 30도 이하로 설정된 성형 롤(50)에서 급냉시켜 투명하고, 표면 평활성이 향상되고, 표면 광택이 우수한 시트를 얻을 수 있다.

그리고 성형 롤(50)의 표면 온도가 80도 이상 결정화 온도 이하로 설정된 성형 롤(50)에서 냉각이 이루어지는 시트는 표면 평활성이 향상되고, 강성의 시트를 얻을 수 있다.

다음으로 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 성형 롤(50)을 거쳐 냉각이 이루어지는 시트는 이후 배치되는 복수의 냉각 롤(60)을 거치면서 시트의 양면이 번갈아 냉각되는데,

본 발명에서는 성형 롤(50) 이후 복수의 냉각 롤(60)을 배치하여 시트가 냉각 롤(60) 표면을 거치면서 시트의 양면을 번갈아 냉각하여 시트 양면의 온도 편차를 최소화할 수 있어 평활한 시트를 고속으로 제조할 수 있다.

냉각 롤(60)은 강성의 금속 롤로서 성형 롤(50)을 거친 시트를 최종적으로 냉각하는 롤로서, 롤 내부를 순환하는 유체에 의해 냉각 롤(60)의 표면 온도를 조절할 수 있다.

냉각 롤(50)은 2중관 구조의 일반적으로 사용되는 롤을 사용할 수 있고, 등록특허 제10-1781434호(2017년 9월 19일 등록)에서도 개시되어 있다.

냉각 롤(50)은 유체 온도 조절 장치 및 순환 장치(도시하지 않음)에 의해 표면 온도가 조절되고, 각 냉각 롤(60)은 모터에 연결되어 회전 장치(도시하지 않음)에 의해 속도를 제어할 수 있다.

상기 냉각 롤(60)은 성형 롤(50)에서 협압과 동시에 냉각이 이루어지는 시트를 성형 롤(50) 이후 배치되는 냉각 롤(60)과 냉각 롤(60) 사이를 통과할 때 시트의 양면을 냉각 롤(60) 표면에 밀착시켜 냉각할 수 있다.

시트 양면을 냉각 롤(60) 표면에 밀착시켜 그 사이로 공기가 빨려 들어가지 않도록 하여 공기층을 개재시키지 않고 시트를 냉각시킬 수 있어 시트를 냉각 롤(60) 표면에 고르게 밀착하여 시트와 열 교환이 빠르게 이루어져 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고 시트를 냉각 롤(60) 표면에 밀착시킬 때 냉각 롤과 냉각 롤 간의 간격 조절은 냉각 롤(60)을 가압 하는 부분에 코터를 조정함으로써 롤 간격을 조절할 수 있다. 냉각 롤(60)과 냉각 롤(60)의 간격 조절은 유압, 에어 등을 사용하여 소정의 압력으로 코터에 접촉할 때까지 가압하는 방법을 적용할 수 있다.

상기 냉각 롤(60)의 표면 온도는 20도 이상 50도 이하인 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: T-다이 B: 뱅크
20: 압연 롤, 캘린더 롤
21: 제1 압연 롤 22: 제2 압연 롤
23: 제3 압연 롤
30: 박리 롤
50: 성형 롤
51: 금속 탄성 롤 51a: 탄성 외통
52: 금속 롤 53: 제2 금속 탄성 롤
60: 냉각 롤

Claims (10)

1. T-다이; 및
   상기 T-다이 이후 배치되는 두 개 이상의 압연 롤을 포함하여,
   T-다이를 통해 막 상태로 압출되는 용융수지를 상기 압연 롤에서 뱅크를 형성하여 혼련, 압연 성형하는 것을 특징으로 하는 시트/필름의 롤 성형 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 압연 롤 이후 한 쌍의 성형 롤이 배치되고,
   상기 성형 롤은 금속 탄성 롤과 금속 롤로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시트/필름의 롤 성형 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 성형 롤 이후 금속 탄성 롤이 추가 배치되는 것을 특징으로 하는 시트/필름의 롤 성형 장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 성형 롤 이후 복수의 냉각 롤이 배치되어, 성형 롤 사이를 통과한 시트는 상기 냉각 롤 표면을 거치면서 시트의 양면을 번갈아 냉각하고,
   시트가 냉각 롤과 냉각 롤 사이를 통과할 때 냉각 롤 표면에 밀착되어 감기면서 냉각이 이루어지는 것을 특징으로 하는 시트/필름의 롤 성형 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 압연 롤의 표면 온도를 융점+10도 이상 융점+50도 이하인 것을 특징으로 하는 시트/필름의 롤 성형 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 두 개 이상의 압연 롤은 후방에 배치될수록 회전 속도가 빠르게 조절되는 것을 특징으로 하는 시트/필름의 롤 성형 장치.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 성형 롤의 표면 온도를 10도 이상 30도 이하로 하여 투명한 시트/필름을 성형하는 것을 특징으로 하는 시트/필름의 롤 성형 장치.
8. T-다이를 통해 막 상태로 압출되는 용융수지가 두 개 이상 배열된 압연 롤을 거치면서, 상기 압연 롤에서 뱅크를 형성하여 혼련, 압연 성형 과정을 거쳐 시트/필름으로 성형하는 시트/필름의 롤 성형 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 압연 롤을 거친 후 성형 롤에서 협압하여 두께 정밀도와 표면 평활성이 향상된 시트로 성형되는 것을 특징으로 하는 시트/필름의 롤 성형 방법.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 압연 롤 간의 간격 조절과 상기 압연 롤의 회전 속도를 순차적으로 빠르게 조절함으로써 시트의 두께를 결정하는 것을 특징으로 하는 시트/필름의 롤 성형 방법.

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